机械控制工程基础复习题及答案.docx
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机械控制工程基础复习题及答案
机械控制工程基础复习题1
1、选择填空(30分,每小题2分)
(下列各题均给岀数个答案,但只有一个是正确的,请将正确答案的序号写在空白处)
1.1在下列典型环节中,属于振荡环节的是
(A)G(s)
10
0.1s2s10
(B)G(s)
1
0.01s2s1
(C)G(s)
1
s10
1.2系统的传递函数定义为在零初始条件下输出量的Laplace变换与输入量的Laplace
变换之比,其表达式。
(A)与输入量和输出量二者有关
(B)不仅与输入量和输出量二者有关,还与系统的结构和参数有关
(C)只与系统的结构和参数有关,与输入量和输出量二者无关
1.3系统峰值时间tp满足
(A)dX0^0(B)X°(tp)xo()(C)Xo(tp)Xo()xo()
dtp
其中,xo(t)为系统的单位阶跃响应。
1.4开环传递函数为G(s)的单位反馈系统的静态速度误差系数的计算式为。
(A)KvlimG(s)(B)Kvlims2G(s)
s0s0
(C)KvlimsG(s)
1.5最大百分比超调量Mp(%)的定义式为。
(A)Mp(%)maxxo(t)xo()(B)Mp(%)maxxo(t)xo^^100%
Xo()
(C)Mp(%)maxXo(t)p|xi(t)|
其中,Xi(t)为系统的输入量,Xo(t)为系统的单位阶跃响应,maxxo(t)为x°(t)的最大值。
1.6给同一系统分别输入Xi1(t)Rsin(1t)和Xi2(t)Rsin(rt)这两种信号(其中,
r是系统的谐振频率,1是系统正常工作频率范围内的任一频率),设它们对应的稳态
输出分别为xo1(t)C1sin(1t"和xo2(t)C2sin(rt2),则成立。
(A)C1C2(B)C2C1
(CCC1C2
1.7若一单位反馈系统的开环传递函数为
要条件可知,。
G(s)
a。
s(a2s2a1)
则由系统稳定的必
(B)不论a°,ai,a2取何值都不能使系统稳定
(C)总可以通过选择适当的ao,ai,a2值而使系统稳定
1.8关于系统稳定性的正确说法是。
(A)如果开环稳定,那么闭环也稳定
(B)如果开环不稳定,那么闭环也不可能稳定
(C如果开环是不稳定的,那么闭环可能稳定、也可能不稳定
1.9下列传递函数中,属于最小相位传递函数的是。
(A)G(s)
0.5S1
(0.1s1)(0.01s1)
(B)G(s)
0.5s1
(0.1s1)(0.01s1)
(C)G(s)
0.5s1
(0.1s1)(0.01s1)
(A)0.25(B)4(C)2(D)8
1.12设系统的结构图如图T-1所示,当R(s)=0时,E(s)/N(s)为。
G1G21G2G2
一(B)(C)(D)——
1G1G21G1G21G1G21G1G2
(A)
1g1g2(C)
1G1G2
图T—1
1.10已知线性系统的输入为x(t),输出为xo(t),传递函数为G(s),则下列关系正
确的是。
(A)
Xo(s)
Xi(s)G(s)
(B)Xo(t)Xi(t)L1[G(s)]
(C)
Xi(s)
Xo(s)G(s)
(D)Xo(t)Xi(t)G(s)
1.11
设一阶系统的传递函数为
2
2,则其时间常数T为
s0.25
1.13图T—2所示为3个系统的极点分布图,据此可以断定:
系统
是稳定的。
j
j
1
s
1
s
j
1
s
X
o
o
X
i
o
X
X
(A)
(B)
(C)
1.14某单位反馈系统的开环传递函数为
(A)s3
(C)s2
1.15由以下
(A)G(s)
7s212s0
7s120
3个开环传递函数可知,系统
1
s(s3)(s
(B)
(D)
—,系统的特征方程为
4)
s37s2
s(s3)(s
是I型系统。
(C)G(s)
(0.1s1)(0.01s1)
1
s(0.1s1)(0.01s1)
13s50
5)0
(B)G(s)s2(0.1s1)(0.01s1)
2、某系统结构图如图T—3所示
2.1若输入量为xi(t)=10(t0),试求系统的瞬态响应xo(t)o(8分)
2.2若输入量为xi(t)10sin(t)(t0),试求系统的稳态输出x)(t)o(7分)
6
2.3若输入量为xi(t)10(t0),试求系统的稳态误差esso(5分)
■、
1
XOs)
1'
s(s1)
Xi(s)+
3、试求图T-4所示系统的传递函数C(s)o(10分)
/R(s)
C(s)
图T—4
4、某单位反馈系统的开环传递函数为
K
G(s)s(s1)(0.1s1)
试求使系统稳定的K值。
(10分)
5、图T—5(a)、(b)、(c)、(d)分别为开环无零点的系统的开环奈魁斯特图,试写出它们各自对应的传递函数的一般形式(开环放大倍数用K表示,时间常数符号用T1、T2、
T3等表示)。
(12分,每图3分)
图T-5
6、试求图T-6所示最小相位系统开环对数幅频特性曲线对应的传递函数。
(8分)
L()dB
7、某单位反馈系统的开环传递函数为
图T-6
10
s(2s1)(0.1s1)
Nyquist曲线图(概略图)
,并根据Nyquist图判定系统的稳定性。
G(s)
试绘制开环频率特性的
(10分)
机械控制工程复习题答案1
1、
1.1(A)
1.7(B)
1.13(A)
1.2(C)
1.8(C)
1.14(B)
1.3(A)
1.9(C)
1.15(C)
1.4(C)
1.10(A)
1.5(B)
1.11(B)
1.6(B)
1.12(C)
2、
3o5tV3
2.1Xo(t)10[1e.sin(t-)]
323
2.2Xo(t)
10sin(t-)
2.3
ss
3、
C(s)
R(s)
G4
G1G2G3
1G1G2H1G2h1
G2G3H2
4、0K
11
5、
(a)G(s)
K
(b)
(d)
G(s)
G(s)
(T1S
1曲
K
1)
92丿
s(「s
1)(T2S
1)
6、
G(s)
2
s(5s1)(0.1s1)
K
(T1s1)(T2s1)(T3s1)
K
~2
s(T1S1)(T2S1)
7、Nyquist图如下图所示,因系统开环传递函数无右极点,且开环奈氏曲线不包围(—1,j0)点,故根据奈氏判据,该系统是稳定的。
机械控制工程基础复习题2
一、单项选择题(在每小题的四个备选答案中,选出一个正确答案,并将正确答案的序号填在题干的括号内。
每小题1分,共30分)
A.最优控制
C.系统校正
1•当系统的输入和输出已知时,求系统结构与参数的问题,称为()
B.系统辩识
D.自适应控制
2.反馈控制系统是指系统中有(
A.反馈回路
C.积分环节
1
3.()=—,(a为常数)。
sa
A.L:
e「at]
C.L:
e「(t「a)]
4.L:
t2e2t]=()
1
A.3
(s2)3
B.惯性环节
D.PID调节器
B.L:
eat]
D.L:
e「(t+a)]
B.
1
a(sa)
C.
D.
_2
~3
s
5.若F(s)=4,贝VLimf(t)=(
2s1t0
A.
B.2
D.g
4
C.0
t
6.已知f(t)=eat,(a为实数),贝UL:
°f(t)dt:
=(
C.
7.f(t)=
1
s(sa)
3t2
0t2,
aA.
sa
则L:
f(t):
=()
A.
3
s
B.
D.
1
a(sa)
1
a(sa)
C.
32s
-e
B.
D.
12s-es
3e2s
5xo(t)2xo(t)xo(t)
G(s)=e2s,它是(
8.某系统的微分方程为
A.线性系统
C.非线性系统
9.某环节的传递函数为
A.比例环节
Xi(t),它是()
B.线性定常系统
D.非线性时变系统
)
B.延时环节
C.惯性环节
D.微分环节
10•图示系统的传递函数为
A.
1
RCs1
B.
RCs
RCs1
C.RCs+1
D.
RCs1
RCs
3
11.二阶系统的传递函数为G(S)=一,其无阻尼固有频率3n是()
4s2s100
A.10
B.5
C.2.5
12.一阶系统
K的单位脉冲响应曲线在
1Ts
t=0处的斜率为(
K
K
A.
B.KT
C.2
T
T2
K
13・某系统的传递函数G(s)=L,则其单位阶跃响应函数为(
D.25
)
D.
A.
1Kt/Te
T
14•图示系统称为
A.0
DKt,
B.e
T
)型系统。
B.I
C.n
d.川
15.延时环节G(s)=e°s的相频特性/G(j3)等于()
C.K(1—e「"T)D.(1—e「Kt/T)
A.t3
B.-t3
C.90°
D.
180°
16.对数幅频特性的渐近线如图所示,
它对应的传递函数
G(s)为(
)
A.1+Ts
B.
1
1C.
Ts
1Ts
D.(1+Ts)2
17.图示对应的环节为
(
)
A.Ts
1B.
1Ts
C.1+Ts
D.丄
Ts
18.设系统的
特
征方
程为
D(s)=s3+14s2+40s+40
t=0,
则此系统稳定的
t值范围为()
A.t>0
B.0 C.t>14 D.t<0 19.典型二阶振荡环节的峰值时间与( A.增益 C.增益和阻尼比 D.阻尼比和无阻尼固有频率 20.若系统的Bode图在3=5处出现 转折(如图所示),这说明系统中有()环节。 A.5s+1 B.(5s+1)2 1 D.亍 (0.2s1)2 21.某系统的传递函数为G(s)=r匹 C.0.2S+1 2) (4s1)(s3) A.零点s=—0.25,s=3;极点s=—7,s=2 C.零点s=—7,s=2;极点s=—1,s=3 0.25,s=3 22.一系统的开环传递函数为 B.零点s=7,s=—2;极点s=0.25,s=3 D.零点s=—7,s=2;极点s=— A.0.4,1 23.已知系统的传递函数 3(s2) s(2s3)(s5) B.0.4,n K G(s)=e 1Ts ,则系统的开环增益和型次依次为 ts,其幅频特性I C.3,1 G(j3)丨应为( D.3,n AK A.e 1T C.亠e 1T2 24.二阶系统的阻尼比Z, A.系统的粘性阻尼系数 B. D. K e 1T K 1T2 B.临界阻尼系数与系统粘性阻尼系数之比 C.系统粘性阻尼系数与临界阻尼系数之比 D.系统粘性阻尼系数的倒数 25.设3c为幅值穿越佼界)频率,$(3c)为开环频率特性幅值为 为() A.180°—$(3c) C.180°+$(3c) 26.单位反馈控制系统的开环传递函数为 B. D.90° 1时的相位角,则相位裕度 $(3c) +$(3c) G(s)=-,则系统在r(t)=2t输入作用下,其稳s(s5) 态误差为( 10 A. 4 B. 27.二阶系统的传递函数为 G(s)=- s 与谐振频率3r的关系为( A.3n<3rB.3n=3r 28.串联相位滞后校正通常用于( A.提高系统的快速性 C.减少系统的阻尼 ,在 4C. 5 0 2 D.0 其无阻尼固有频率3n D.两者无关 B.提高系统的稳态精度 D.减少系统的固有频率 29.下列串联校正装置的传递函数中,能在频率3 c=4处提供最大相位超前角的是( A. 4s1 s1 B. s1 4s1 01s1 0.625s1 0.625s1 0.1s1 30.从某系统的Bode图上,已知其剪切频率3介40,则下列串联校正装置的传递函数中能 在基本保持原系统稳定性及频带宽的前提下,是() 通过适当调整增益使稳态误差减至最小的 A0.004s1m0.4s1 A.B. 0.04s14s1 二、填空题(每小题2分,共10分) 1.系统的稳态误差与系统开环传递函数的增益、 2.一个单位反馈系统的前向传递函数为亏 s K 5s2 C. 4s1 10s1 D. 4s1 0.4s1 禾廿有关。 ——,则该闭环系统的特征方程为 4s 开环增益为 3.二阶系统在阶跃信号作用下,其调整时间ts与阻尼比、和有关。 4.极坐标图(Nyquist图)与对数坐标图(Bode图)之间对应关系为: 极坐标图上的单位圆对应 于Bode图上的;极坐标图上的负实轴对应于Bode图上的。 5.系统传递函数只与有关,与无关。 三、简答题洪16分) 1.(4分)已知系统的传递函数为丁上,求系统的脉冲响应表达式。 s24s3 2.(4分)已知单位反馈系统的开环传递函数为 阶跃响应稳态值为多少? ,试问该系统为几型系统? 系统的单位 s(7s1) 3.(4分)已知二阶欠阻尼系统的单位阶跃响应如下,如果将阻尼比Z增大(但不超过1),请 用文字和图形定性说明其单位阶跃响应的变化。 4.(4分)已知各系统的零点(0)、极点(x)分布分别如图所示,请问各个系统是否有非主导极点,若有请在图上标出。 xT 四、计算题(本大题共6小题,共44分) 3=0、3=3n等点准确 1 1.(7分)用极坐标表示系统—2的频率特性(要求在3 4s2s1表示,其余定性画出)。 2.(7分)求如下系统R(s)对C(s)的传递函数,并在图上标出反馈通道、顺馈通道。 3.(6分)已知系统的调节器为 s 问是否可以称其为PID调节器,请说明理由。 4.(8分)求如图所示机械网络的传递函数,其中 Go(s)(T3S1)(T4S1)23,T3、T40 X为输入位移,Y为输出位移。 5.(10分)已知单位反馈闭环系统的开环传递函数为 4,请绘出频率特性对 (要说明理由)。 s(0.1s1)(0.01s1) 数坐标图(Bode图),并据图评价系统的稳定性、动态性能和静态性能 6.(6分)请写出超前校正装置的传递函数,如果将它用于串联校正,可以改善系统什么性能? 机械控制工程复习题答案2 单项选择题 (每小题 1分,共 30分) 1.B 2.A 3.A 4.B 5.B 6.C 7.C 8.C 9.B 10.B 11.B 12.C 13.C 14.B 15.B 16.D 17.C 18.B 19.D 20.D 21.D 22.A 23.D 24.C 25.C 26.A 27.C 28.B 29.D 30.B 、填空题(每小题2分,共10分) s24s3s1s3 g(t)=e「t-e「3t,t>0 2.1型;稳态值等于1 3•上升时间变大;超调量减少; 调节时间减小(大体上); 4. 无非主导极点; 四、计算题(共44分) 1.3^8点 3=0点 非主导极点; 非主导极点 曲线大体对 2.器 G(G°Gf) 1G0G 底隣通道 反馈迪道 3n=0.5点 3.(6分) Go(s)=(T3+T4)+T3T4S+1/S 微分部分T3T4S及积分部分1/S相加而成 Go(s)由比例部分(T3+T4)、 4.(8分) B(xy)Ky=0 Ts G(s)=,T=B/k Ts1 5. 开环传递函数在复半平面无极点,据图相位裕度为正,幅值裕度分贝数为正,根据 乃奎斯特判据,系统稳定。 系统为I型,具有良好的静态性能。 相位裕度约为60度,具有良好的动态性能。 Ts1 6.Go(s)=K,1 Ts1 可增加相位裕度,调整频带宽度。 jV 机械控制工程复习题3 、单项选择题(本大题共30小题,每小题1分,共30分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的,请将正确选项前的字母填在题后的括号内。 A.开环系统的输出对系统无控制作用,闭环系统的输出对系统有控制作用 B.开环系统的输入对系统无控制作用,闭环系统的输入对系统有控制作用 C.开环系统不一定有反馈回路,闭环系统有反馈回路 D.开环系统不一定有反馈回路,闭环系统也不一定有反馈回路 2•若f(t)0,0 1,t>5 se 5se A.- B.—— s s 1 15s C._ D.-e s s 3.已知f(t)05t1,其L[f(t)]( ) A.s05s2 B.05s2 11 1 C.2 D.— 2ss 2s 4.下列函数既可用初值定理求其初始值又可用终值定理求其终值的为( A. 5 s225 B. s s216 D. C. 5•若f(t)te2t,则L[f(t)]() A. B. 1 (s2)2 C. D. 1 (s2)2 6.线性系统与非线性系统的根本区别在于() A.线性系统微分方程的系数为常数,而非线性系统微分方程的系数为时变函数 B.线性系统只有一个外加输入,而非线性系统有多个外加输入 C.线性系统满足迭加原理,非线性系统不满足迭加原理 D.线性系统在实际系统中普遍存在,而非线性系统在实际中存在较少 7. A. 10 5s1 系统方框图如图示,则该系统的开环传递函数为() 20s B.- 5s1 10 C.- 2s(5s1) D.2s 8.二阶系统的极点分别为s1 05,s2 4,系统增益为5,则其传递函数为( (s05)(s4) (s05)(s4) C. (s05)(s4) 10 D.- (s05)(s4) 9.某系统的传递函数为G(s) —,则该系统的单位脉冲响应函数为( s2 2t A.5e 2t C.5e tr定义为( B.5t 5 D.— t ) 10.二阶欠阻尼系统的上升时间 A.单位阶跃响应达到稳态值所需的时间 B.单位阶跃响应从稳态值的10%上升到90%所需的时间 C.单位阶跃响应从零第一次上升到稳态值时所需的时间 D.单位阶跃响应达到其稳态值的50%所需的时间 11.系统类型 A.系统型次 B.系统型次 C.系统型次 D.系统型次 、开环增益K对系统稳态误差的影响为(越高,开环增益越低,开环增益越高,开环增益越低,开环增益 12.一系统的传递函数为G(s) ) K越大,系统稳态误差越小 K越大,系统稳态误差越小 K越小,系统稳态误差越小 K越小,系统稳态误差越小 K ,则该系统时间响应的快速性( Ts1 A.与K有关 C.与T有关 13.一闭环系统的开环传递函数为 G(s) B.与K和T有关 D.与输入信号大小有关 陛①,则该系统为( s(2s3)(s2) B」型系统,开环增益为 D.0型系统,开环增益为 A.0型系统,开环增益为8 C.I型系统,开环增益为4 14.瞬态响应的性能指标是根据哪一种输入信号作用下的瞬态响应定义的(A.单位脉冲函数 C.单位正弦函数 B.单位阶跃函数 D.单位斜坡函数 15.二阶系统的传递函数为G(s)22 Ks2 n增大,阻尼比 n增大,阻尼比 n减小,阻尼比 n减小,阻尼比 ) S平面左半平面 A.无阻尼自然频率 B.无阻尼自然频率 C.无阻尼自然频率 D.无阻尼自然频率 2s 增大减小减小增大 ,当K增大时,其( 16.所谓最小相位系统是指( A.系统传递函数的极点均在 B.系统开环传递函数的所有零点和极点均在 C.系统闭环传递函数的所有零点和极点均在 D.系统开环传递函数的所有零点和极点均在 S平面左半平面 S平面右半平面 S平面右半平面 17.一系统的传递函数为G(s),则其截止频率b为() s2 A.2rad/s B.0.5rad/s 20dB/dec的渐近直线,且延长线与OdB r(t)05t时,其稳态误差为() A.0.1 C.0 23.利用乃奎斯特稳定性判据判断系统的稳定性时, A.开环传递函数零点在 B.开环传递函数零点在 C.闭环传递函数零点在 D.闭环特征方程的根在 26.一单位反馈系统的开环传递函数为G(s) ) B.谐振频率r与谐振峰值Mr D.相位裕量与幅值裕量kg K K,则该系统稳定的K值范围为 s(sK) 18.一系统的传递函数为G(s) K ,则其相位角 ()可表达为( s(Ts 1) A.tg1T B.90 tg1T 1 C.90tg1T 1 D.tgT
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